如何理解Raid技术

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独立硬盘冗余阵列(RAID, Redundant Array of Independent Disks),旧称廉价磁盘冗余阵列,简称硬盘阵列。其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来,成为一个硬盘阵列组,使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。根据选择的版本不同,RAID 比单颗硬盘有以下一个或多个方面的好处:增强数据集成度,增强容错功能,增加处理量或容量。另外,磁盘阵列对于计算机来说,看起来就像一个单独的硬盘或逻辑存储单元。

简单来说,RAID 把多个物理硬盘组合成为一个逻辑磁盘,因此,操作系统只会把一个 raid 阵列当作一个硬盘。RAID 常被用在服务器计算机上,并且常使用完全相同的硬盘作为组合。由于硬盘价格的不断下降与 RAID 功能更加有效地与主板集成,它也成为了玩家的一个选择,特别是需要大容量存储空间的工作。

最初的 RAID 分成了不同的等级,每种等级都有其理论上的优缺点,不同的等级在两个目标间取得平衡,分别是增加数据可靠性以及增加存储器(群)读写性能。常见 RAID 级别分为 RAID-0,RAID-1,RAID-5,RAID-6,RAID-10,RAID-50,RAID-60。

各级别 RAID 简介
RAID0

如何理解 Raid 技术
将多个磁盘合并成一个大的磁盘,不具有冗余,并行 I /O,速度最快。RAID 0 亦称为带区集。它是将多个磁盘并列起来,成为一个大磁盘。在存放数据时,其将数据按磁盘的个数来进行分段,然后同时将这些数据写进这些盘中,所以在所有的级别中,RAID 0 的速度是最快的。但是 RAID 0 没有冗余功能,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都会丢失,危险程度与 JBOD 相当。

理论上越多的磁盘性能就等于“单一磁盘性能”ד磁盘数”,但实际上受限于总线 I / O 瓶颈及其它因素的影响,RAID 性能会随边际递减,也就是说,假设一个磁盘的性能是 50MB 每秒,两个磁盘的 RAID 0 性能约 96MB 每秒,三个磁盘的 RAID 0 也许是 130MB 每秒而不是 150MB 每秒。可使用容量是硬盘总数乘以单块硬盘的最小容量:Size=(N)*min(S1,S2,S3…Sn)

RAID1

如何理解 Raid 技术
RAID1 是将一个两块硬盘所构成 RAID 磁盘阵列,其容量仅等于一块硬盘的容量,因为另一块只是当作数据“镜像”。RAID 1 磁盘阵列显然是最可靠的一种阵列,因为它总是保持一份完整的数据备份。它的性能自然没有 RAID 0 磁盘阵列那样好,但其数据读取确实较单一硬盘来的快,因为数据会从两块硬盘中较快的一块中读出。RAID 1 磁盘阵列的写入速度通常较慢,因为数据得分别写入两块硬盘中并做比较。RAID 1 磁盘阵列一般支持“热交换”,就是说阵列中硬盘的移除或替换可以在系统运行时进行,无须中断退出系统。RAID 1 磁盘阵列是十分安全的,不过也是较贵一种 RAID 磁盘阵列解决方案,因为两块硬盘仅能提供一块硬盘的容量。RAID 1 磁盘阵列主要用在数据安全性很高,而且要求能够快速恢复被破坏的数据的场合。

RAID5

如何理解 Raid 技术
RAID Level 5 是一种储存性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。它使用的是 Disk Striping 技术。RAID 5 至少需要三颗硬盘,RAID 5 不是对存储的数据进行备份,而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成 RAID5 的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当 RAID5 的一个磁盘数据发生损坏后,可以利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。RAID 5 可以理解为是 RAID 0 和 RAID 1 的折衷方案。RAID 5 可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比镜像低而磁盘空间利用率要比镜像高。RAID 5 具有和 RAID 0 相近似的数据读取速度,只是因为多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度相对单独写入一块硬盘的速度略慢,若使用“回写高速缓存”可以让性能改善不少。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,RAID 5 的磁盘空间利用率要比 RAID 1 高,存储成本相对较便宜。
可使用的容量为硬盘总数减去 1 的差,乘以单块硬盘的最小容量,公式为 Size=(N-1)*min(S1,S2,S3…Sn)

RAID6

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与 RAID 5 相比,RAID 6 增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法,数据的可靠性非常高,即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但 RAID 6 需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间,相对于 RAID 5 有更大的“写损失”,因此“写性能”非常差。较差的性能和复杂的实作方式使得 RAID 6 很少得到实际应用。

同一数组中最多容许两个磁盘损坏。更换新磁盘后,数据将会重新算出并写入新的磁盘中。依照设计理论,RAID 6 必须具备四个以上的磁盘才能生效。

可使用的容量为硬盘总数减去 2 的差,乘以单块硬盘的最小容量,公式为 Size=(N-2)*min(S1,S2,S3…Sn)

RAID10

如何理解 Raid 技术
RAID 1 与 RAID 0 的组合,先作 RAID 1,再作 RAID 0,也就是对多组 RAID 1 彼此构成 Stripe 访问。由于 RAID 10 是以 RAID 1 为基础,而 RAID 1 至少需要 2 块硬盘,因此要以多组 RAID 1 构成 RAID 10,至少需要 4 块硬盘。以 RAID 10 最小的 4 台硬盘组态为例,先把 4 台硬盘分为 2 组,每组 2 台构成 RAID 1,如此就得到两组 RAID 1,然后再把两组 RAID 1 构成 RAID 0。

RAID 10 在底层的任一组或多组 RAID 1 中出现 1 台硬盘损坏时,仍能维持运作,不过如果任一组 RAID 1 中的两块硬盘损毁,整组 RAID10 就会失效。

RAID 10 由于在上层把多组 RAID 1 构成 Stripe,容量利用率是 50%,例如:4 块硬盘做的 raid10 的总容量是两块硬盘的容量。

RAID50

如何理解 Raid 技术

RAID 5 与 RAID 0 的组合,先作 RAID 5,再作 RAID 0,也就是对多组 RAID 5 彼此构成 Stripe 访问。由于 RAID 50 是以 RAID 5 为基础,而 RAID 5 至少需要 3 台硬盘,因此要以多组 RAID 5 构成 RAID 50,至少需要 6 台硬盘。以 RAID 50 最小的 6 台硬盘组态为例,先把 6 台硬盘分为 2 组,每组 3 台构成 RAID 5,如此就得到两组 RAID 5,然后再把两组 RAID 5 构成 RAID 0。

RAID 50 在底层的任一组或多组 RAID 5 中出现 1 台硬盘损坏时,仍能维持运作,不过如果任一组 RAID 5 中出现 2 台或两台以上硬盘损毁,整组 RAID 50 就会失效。

RAID 50 由于在上层把多组 RAID 5 构成 Stripe,性能比起单纯的 RAID 5 高,容量利用率比 RAID5 要低。比如同样 9 块硬盘,RAID 50 则 3 个 RAID 5 组成 RAID 0,每个 RAID 5 会损失一块硬盘的容量,利用率为 (1-3/9),RAID 5 则为 (1-1/9)。

RAID60

如何理解 Raid 技术
RAID 6 与 RAID 0 的组合:先作 RAID 6,再作 RAID 0。换句话说,就是对两组以上的 RAID 6 作 Stripe 访问。RAID 6 至少需具备 4 块硬盘,所以 RAID 60 的最小需求是 8 块硬盘。

由于底层是以 RAID 6 组成,所以 RAID 60 可以容许任一组 RAID 6 中损毁最多 2 块硬盘,而系统仍能维持运作;不过只要底层任一组 RAID 6 中损毁 3 块硬盘,整组 RAID 60 就会失效,当然这种情况的机率相当低。

比起单纯的 RAID 6,RAID 60 的上层通过结合多组 RAID 6 构成 Stripe 访问,因此性能较高。不过使用门槛高,而且容量利用率低是较大的问题

RAID 级别对比

如何理解 Raid 技术

关于如何理解 Raid 技术问题的解答就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,如果你还有很多疑惑没有解开,可以关注丸趣 TV 行业资讯频道了解更多相关知识。

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